Efficiency of mercapto flavor compounds in removing acrylamide under high temperature and low humidity conditions

Acrylamide (AA) is a potential human carcinogen, genotoxicant, and neurotoxicant. Thus, the aim of this study was to examine the ability of mercapto flavor compounds to remove AA released from consumer packaging into food products. Four mercapto flavor compounds including 1,2-ethanedithiol, 1-butanethiol, 2-methyl-3-furanthiol, and 2-furanmethanethiol were employed to extract AA in model system using high temperature and low humidity. Our study showed that mercaptans were effective in eliminating AA in our model system. In order to remove 0.2 μmol AA, the optimal conditions in the reaction system were mercaptan flavor chemicals at 5 μmol, temperature 180 °C, and reaction time 25 min. In the presence of a higher pH, the greater was the amount of AA eliminated. Evidence indicates that employment of mercapto flavor chemicals under certain temperature and pH conditions is a reliable method to remove any unwanted AA from food products.     

Assessment and management of urbanization-induced ecological risks

The urban ecological risk incurred during the processes of urbanization has been constantly accumulating, creating a severe challenge for China to achieve sustainable urban development. At present, research on systematic evaluation of urban ecological risks is still inadequate, especially at an urban ecosystem level. In this special issue, we use Xiamen City as an example to identify the sources and receptors of urban ecological risks, to develop a methodology system of urban ecological risk assessment, and to propose a method for the management of urban ecological risks. This special issue contains 11 research articles resulting from a comprehensive research project funded by China’s National Natural Science Foundation. The innovations reported in this special issue include a framework of urban ecological risk assessment and a standardized procedure for carrying out urban ecological risk assessment using multiple stressors and endpoints.     

基于积尘负荷的西安市铺装道路扬尘排放研究

近年来城市颗粒物污染问题日渐突出,严重影响着人们的环境幸福指数和对美好环境的期待.道路扬尘作为城市扬尘的重要组成部分,对颗粒物污染的贡献不容小觑.在此背景下,采用积尘负荷法采集西安市快速路、主干道、次干道、支路等4种类型25条道路的道路扬尘样品,并分析采样速率、采样次数等因素对采样效率的影响.在此基础上,计算得到西安市各类型道路的平均积尘负荷,结合车流量、车重、道路长度,通过《扬尘源颗粒物排放清单技术指南》中的公式计算得到各种类型道路TSP、PM₁₀、PM_2.5的排放系数及排放量.结果显示：采样速率为1.0 m²·min^-1,采样次数为两次可满足采样要求.不同类型道路积尘顺序为：支路（4.18 g·m^-2）>次干道（2.80 g·m^-2）>快速路（1.49 g·m^-2）>主干路（1.34 g·m^-2）;道路积尘TSP、PM₁₀、PM_2.5的平均排放系数分别为6.066、1.542和0.447 g·km^-1.快速路和主干路的扬尘排放系数较小,支路的扬尘排放系数次之,次干路的扬尘排放系数较大.采用Monte Carlo方法对TSP、PM₁₀和PM_2.5的排放量进行不确定性分析,在95%的概率分布范围下,三者定量不确定性均为-16.88%~17.96%.     

机械化学法修复柴油污染土壤的效率、产物及影响

针对常规污染土壤修复处理方法存在有毒降解产物、容易产生二次污染等问题,本研究采用行星球磨仪研究了机械化学法（MC）对柴油污染土壤的修复效能,利用GC/MS对柴油烃组分的降解产物进行分析,并采用SEM、XRD、BET、FTIR和TGA等方法对不同处理条件下的土壤样品进行表征.结果表明,MC处理在0.5~4.0 h内对土壤中总石油烃（TPH）的去除率可达95%以上.随着初始TPH浓度和球土质量比的升高,TPH去除率随之提高.采用MC处理后柴油组分降解难度顺序如下：烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物.在球磨处理4 h后,未检出有毒有害残留物质.球磨后土壤粒径变小,表面变粗糙,粘土矿物中的硅氧四面体暴露在土壤表面,矿物结构的结晶度逐渐降低,晶体结构逐渐破裂或变形,可在土壤表面形成富电子区域或促使土壤具有更高的反应活性,这是机械化学法高效降解柴油的主要机制.其次,土壤有机质的主要官能团受到破坏,纳米级孔隙容量降低,从而降低了土壤组分的吸附能力,增加了柴油的有效性,也有助于柴油的解吸和机械化学降解.此外,随着球磨时间的增加,土壤有机碳（SOC）含量先增加后下降,但均高于处理前.可见,MC处理可以快速彻底降解土壤中的柴油,且有利于增加土壤有机碳含量,对于石油烃污染土壤修复具有较好的应用潜力.     

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析方法（PARAFAC）及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物（DOM）的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1（λ_Ex/λ_Em=235（290） nm/349 nm）、陆源类腐殖质C2（λ_Ex/λ_Em=250（315） nm/403 nm）、类色氨酸和酪氨酸的混合物C3（λ_Ex/λ_Em=230（275） nm/319 nm）和UVA类腐殖质C4（λ_Ex/λ_Em=240（350） nm/459 nm）.相关性分析表明各个组分之间具有同源性,荧光组分与氮类营养盐和叶绿素a （Chl a）存在显著相关性,说明DOM与氮营养盐迁移转化、藻类活动有关.景观河道DOM中类蛋白类物质含量最多,类蛋白类物质的总荧光强度比例为66.36%~76.84%,类腐殖质荧光强度比例为23.15%~34.74%.在4种污染类型水体中,组分C1和C4含量没有明显差距,组分C2和C3含量差距较大,有机主导型水体中C2含量最大,无机主导型水体C3含量最大.同时分析了水体中DOM的荧光指标和吸收光谱指标,发现各种表观污染类型水体中荧光指数FI、自生源指数BIX均较大,且腐殖化指数HIX小于3.5,腐殖化程度弱,主要为内源;有机主导型水体中吸收系数a₂₅₄最大,芳香性最强.各种类型水体中吸收系数比值E2/E3均小于3.5,E2/E4较大,光谱斜率比值S_R大于1,DOM相对分子量较小,河道水体DOM的来源中内源贡献较大.     

深圳市商业厨房排放非甲烷碳氢化合物污染特征研究

随着我国餐饮业的快速发展,餐饮源逐渐成为城市大气非甲烷碳氢（NMHCs）的主要来源之一.因此,深入研究餐饮源NMHCs的排放特征是餐饮业科学减排的重要基础.本研究采集了深圳市6类典型餐馆（西式快餐、茶餐厅、职工食堂、湘菜馆、浙菜馆和家常菜馆）排放的NMHCs,并分析了其相应的排放特征、排放因子（EF）、臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAp）.结果显示,6类餐馆排放NMHCs中,茶餐厅、家常菜馆和浙菜馆排放的烷烃浓度最高,而西式快餐和职工食堂排放的烯烃浓度最高,湘菜馆油烟中烷烃和烯烃浓度相近.采用灶台数及用油量作为EF的核算基准,结果显示西式快餐和职工食堂的EF较高.餐饮排放的NMCHs中乙烯、丙烯、1,3-丁二烯、间/对二甲苯、甲苯及癸烷的OFP最高,而环己烷、正庚烷、正辛烷和正癸烷则具有较高的SOA生成潜势.此外,甲苯和苯不仅具有高的O₃生成潜势,还对SOA的生成有明显贡献,是油烟中值得重点关注的污染物.     

超低排放下燃煤电厂氨排放特征

燃煤电厂采用SCR(选择性催化还原)脱硝过程消耗大量的氨,同时存在氨逃逸和氨排放问题.为了掌握超低排放燃煤机组的氨排放程度、脱硝氨逃逸情况以及各环保设施对氨的协同脱除能力,为燃煤电厂氨减排政策制定和氨减排技术研发提供支持.在京津冀大气污染传输通道城市中选取11个城市中的14台机组,采用例如DL/T 260—2012《燃煤电厂烟含脱硝装置性能验收试验规范》的标准方法用稀硫酸吸收烟气中的氨再结合分光光度测试方法,对环保设施多个位置的烟气中氨进行浓度测试.结果表明:①氨排放浓度介于0.05~3.27 mg/m3之间,平均约0.95 mg/m3,通过烟气排入大气中氨的浓度不高;②测试的14台机组中有7台机组(约50%)脱硝氨逃逸值高于设计值(2.28 mg/m3),说明脱硝氨逃逸超过设计值呈普遍现象,个别电厂脱硝氨逃逸严重,氨逃逸亟待解决;③环保设施对逃逸氨具有较好的协同脱除能力,平均脱除率约为64.86%.建议对于SCR脱硝氨逃逸严重的机组,对SCR出口烟道截面氮氧化物(NO_x)实施网格式测试,在此基础上实施精细化精准喷氨、优化流场、提高SCR脱硝运行水平(或采用专业化运维),从源头上减少氨耗量,降低系统能耗和氨排放.      

基于含VOCs原辅材料和产污环节实测的印刷行业VOCs排放特征分析

为掌握印刷行业VOCs(挥发性有机化合物)污染特征,进一步科学合理地推进印刷行业VOCs减排,利用“气袋法采样+实验室FID检测”以及便携式非甲烷总烃测试仪对京津冀地区25家典型印刷企业VOCs排放情况进行检测.基于21类含VOCs原辅材料的VOCs含量及时应使用环节废气VOCs浓度的监测结果,得出不同类型原辅材料VOCs含量水平,以及产污环节的VOCs废气浓度水平.结果表明:①油墨VOCs含量范围为0.05%~76.9%,胶印油墨、凹印油墨、柔印油墨和网印油墨符合GB 38507—2020《油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量的限值》中含量限值的样品数分别占抽检样品总数的98.3%、85.7%、66.7%和100.0%,VOCs含量水平差别较大.②润版液、清洗剂、胶粘剂、光油等原辅材料VOCs含量水平分别为0.4%~45.0%、3.0%~98.7%、0.1%~60.0%、0.1%~50.0%,其中溶剂型样品VOCs含量明显高于水性、UV样品.③从生产过程VOCs产污水平来看,同类工艺的烘干环节VOCs产污浓度普遍高于印刷、清洗、润版等环节;采用溶剂型油墨、胶粘剂、光油的生产工艺VOCs产污浓度(100.0~5 000.0 mg/m3)明显高于其他工艺类型(10.0~500.0 mg/m3);VOCs产污浓度最高的为采用溶剂型油墨的凹版印刷工艺(300.0~5 000.0 mg/m3),其次为采用溶剂型胶粘剂的干式复合工艺(300.0~1 000.0 mg/m3)和采用溶剂型光油的上光工艺(200.0~1 000.0 mg/m3).研究显示,平版胶印、柔印、丝印、复合、上光等工艺均可通过源头替代达到较低的VOCs产污浓度水平(≤50.0 mg/m3),但凹印工艺在采用水性墨替代后VOCs产污浓度水平为50.0~500.0 mg/m3,仍需采取高效的末端处理措施.      

基于EMD-MFOA-ELM的瓦斯涌出量时变序列预测研究

为准确分析工作面绝对瓦斯涌出量的非平稳特征,实现瓦斯涌出量的准确预测,基于经验模态分解(EMD)、修正的果蝇优化算法(MFOA)和极限学习机(ELM)基本原理,构建瓦斯涌出量的EMD-MFOA-ELM多尺度时变预测模型。通过EMD将瓦斯涌出量时变序列进行深层次分解,获得多尺度本征模态函数(IMF);采用MFOA-ELM对各IMF时变序列建立动态预测模型,等权叠加各预测值,得到模型最终预测结果。以晋煤某矿瓦斯涌出量监测时序样本为例进行研究分析,结果表明:EMD能充分挖掘出监测数据隐含信息,有效降低数据复杂度;该模型预测相对误差为0.024 3%~0.651 0%,平均值仅为0.252 6%,预测精度和泛化能力高于未经EMD分解模型,能很好地适用于非平稳时变序列预测。     

深部条件下的煤岩钻孔喷孔试验研究

为了研究深部条件下的煤岩体动力显现特征规律,运用钻孔喷孔试验系统进行了不同载荷作用下的钻孔喷孔试验,测试并分析比较煤试样在试验过程中的应力、应变、钻屑量、声发射等参数。结果表明:只有当煤样加载压力超过某一临界值后,才会发生钻孔喷孔现象;加载压力越大,煤试件的钻屑量越多,钻孔喷孔次数越多;同时,喷孔时伴随较大煤岩颗粒喷出,钻孔喷孔是一个能量瞬间释放的过程,侧向应力和应变在能量释放瞬间会经历突然减小或经过短暂的增加后骤然减小的过程,与钻孔喷孔事件相对应;声发射事件除在钻孔周围分布比较密集外,每个试件也有呈条带状分布的区域。声发射事件数、振铃数、能量等都随着加载时间的增加而增加,在喷孔阶段更加明显。试验结果有效揭示了钻孔喷孔过程。